Le projet Silica, sur lequel travaille le laboratoire Microsoft Research, part du constat suivant : actuellement, les technologies magnétiques telles que les lecteurs de bandes et de disques durs offrent le stockage le plus économique, mais elles comportent des limites. Les supports magnétiques n'ont pas la longévité et la durabilité indispensables à un stockage d'archives durable, ce qui nécessite une migration périodique des données vers de nouveaux supports : pour les disques durs, c'est tous les cinq ans, pour les bandes magnétiques, environ dix ans. De plus, garantir la longévité des données sur supports magnétiques nécessite un « nettoyage » régulier, un processus impliquant la lecture des données pour identifier les corruptions et corriger les erreurs éventuelles. Cela entraîne une consommation d’énergie importante. Nous avons besoin d’une solution durable, qui garantisse la préservation de notre patrimoine numérique sans imposer un fardeau environnemental et financier permanent.

Le projet Silica consiste en un système de stockage basé sur le cloud et soutenu par du verre de quartz. Ce type de verre est un support peu coûteux, durable, chimiquement inerte et résilient, imperméable aux interférences électromagnétiques. Avec une durée de vie des données de plusieurs milliers d'années, le verre de quartz est idéal, selon les chercheurs, pour le stockage d'archives, offrant une solution durable et éliminant le besoin d'actualisation périodique des données.

Écriture, lecture et décodage de données

Des lasers femtosecondes ultrarapides permettent le processus d'écriture. Les données sont écrites à l'intérieur d'un plateau de verre carré de taille similaire à un DVD via des voxels, modifications permanentes de la structure physique du verre réalisées à l'aide d'impulsions laser à l'échelle femtoseconde. Les voxels codent plusieurs bits de données et sont écrits en couches 2D sur le plan XY. Des centaines de ces couches sont ensuite empilées sur l’axe Z. Pour obtenir un débit d'écriture élevé, les impulsions laser sont scannées rapidement sur toute la longueur du support à l'aide d'un scanner similaire à celui utilisé dans les lecteurs de codes-barres. 

Pour lire les données, la microscopie de polarisation pour imager le plateau est utilisée. Le lecteur analyse les secteurs selon un seul motif Z rapide et les images résultantes sont traitées pour le décodage. Différentes options de lecture offrent un débit variable, équilibrant les coûts et les performances.

Le décodage des données repose sur des modèles ML qui analysent les images capturées par le lecteur, convertissant avec précision les signaux analogiques en numériques. La conception de la bibliothèque en verre comprend des racks indépendants de lecture, d’écriture et de stockage. Les plateaux sont stockés dans des racks de stockage sans alimentation et déplacés par des navettes en déplacement libre, garantissant ainsi une consommation minimale de ressources pour le stockage passif, comme le montre la video ci-dessous. Un système unidirectionnel entre les racks d'écriture et le reste de la bibliothèque garantit qu'un plateau écrit ne peut en aucun cas être écrasé, garantissant ainsi l’intégrité des données.

Un document PDF décrivant entièrement le projet Silica peut être téléchargé à partir de cette page.